2. Основні методи очищення та кондиціювання вод

Залежно від того, у яких конкретних виробництвах і технолоґічних процесах та для одержання яких саме продуктів використовується природна чи оборотна вода, до неї висуваються певні вимоги за хімічним складом, фізичними і бактеріологічними показниками. Наприклад, якщо вода відіграє роль теплоносія, то основними вимогами до неї є відсутність солей, що зумовлюють карбонатну твердість, та розчинених кисню і вуглецю (IV) оксиду. Наявність гідрогенкарбонатів кальцію та магнію призведуть до утворення накипу, а розчинені гази – до корозії апаратури. У технолоґіях чистих речовин і реактивів вода повинна бути демінералізованою, а у фармакологічних – ще й знезараженою, стерилізованою. Багатотоннажні виробництва (виробництво мінеральних добрив, солей, кислот тощо) використовують освітлену воду, до якої особливих вимог щодо її хімічного складу не висувається. Воду для процесів збагачення твердофазової сировини зазвичай використовують без попередього підготовлення.

Отже, технолоґії підготовлення води для різних виробництв будуть відрізнятись фізико-хімічними основами процесів очищення, різною кількістю стадій очищення та їх поєднанням. Вибір раціональної технолоґії дає змогу покращити, перш за все, якість продукту, сповільнити корозію обладнання, зменшити енерговитрати, створити екологічно безпечніші виробництва.

Постійне зростання рівня забруднення природних вод та зменшення запасів чистих прісних вод, у тому числі й підземних, зумовлює підвищену увагу до вдосконалення методів і процесів не тільки підготовлення до її використання в технолоґічних процесах, але й очищення стічних вод, які скидають у природні водойми. Тому в цьому розділі буде розглянуто різні методи, які можуть застосовуватись як для підготовлення води до її застосування у виробництві, так і для очищення стоків.

Загалом підготовлення води охоплює такі стадії: освітлення, знезараження, демінералізацію, дегазацію, нейтралізацію. Класифікацію основних методів підготовлення води на цих стадіях подано на рис. 4.32.

.2.1. Освітлення води

Освітлення води полягає у вилученні дисперсних завислих і колоїдних частинок. Завислі частинки утворюють суспензії, які залежно від розмірів поділяють на грубі (>100 мкм), тонкі (0,5...100 мкм) і каламутні (0,1...0,5 мкм).

2.1.1. Очищення води від завислих частинок. До фізичних методів вилучення завислих частинок належать: гравітаційні (відстоювання), відцентрові, фільтрування, безреаґентна флотація, мембранні.

Відстоювання полягає в осадженні частинок під дією сил гравітації; зазвичай цим методом вилучають грубодисперсні зависі, тобто забезпечується лише грубе, попереднє освітлення води. Його здійснюють у відстійниках різної конструкції.

Фільтрування – розділення суспензій за допомогою пористих перегородок, які затримують тверду фазу і пропускають рідку; його здійснюють на фільтрах. Рушійною силою процесу є різниця тисків по обидва боки фільтра, яка забезпечує транспортування рідини через фільтрувальну перегородку.

У відцентрових методах тверді частинки сепаруються із потоку води під дією відцентрових сил (доцентрового прискорення). Ці сили виникають у закручених потоках рідини, внаслідок тангенціального її введення у циліндричний апарат (наприклад, гідроциклон), а також обертання циліндрич­них поверхонь, з якими контактує вода, як, наприклад, у центрифугах.

Безреаґентна флотація (див. ч.1, 4.4.3) здійснюється без застосування спеціальних додатків – флотореаґентів.

Мікрофільтрування – це баромембранний процес, який застосовують для відокремлення з води завислих та колоїдних частинок розміром 0,1...10 мкм. Рушійною силою процесу є різниця тисків з обох боків мембрани в межах 0,01...0,05 МПа.

До фізико-хімічних методів належить електрохімічна флотація: внаслідок електродних процесів у водному середовищі генеруються гази (на катоді водень, на аноді – кисень), які, підіймаючись у вигляді дуже маленьких бульбашок через шар води, флотують тверді частинки.

Хімічні методи для вилучення зависів практично не застосовують.